SCI-Tech

Antimateria: Desde el laboratorio cuántico hasta tu dieta

Gerardo Herrera Corral 20 / May / 19
La naturaleza cuántica de la antimateria es puesta a prueba constantemente para revelar los secretos de su comportamiento

La antimateria se comporta cuánticamente, tal y como lo hace la materia en el mundo microscópico, es decir, también es partícula y onda, al mismo tiempo. Un grupo de investigadores publicó recientemente en la revista Science Advances los resultados del famoso experimento de las dos rendijas, con antimateria. 

El experimento de las dos rendijas consiste en colocar una rejilla por la que se hace pasar el material deseado. Con este sencillo aparto se pone a prueba la naturaleza ondulatoria o corpuscular de objetos microscópicos. Lo que se observe en una pantalla dispuesta de manera conveniente detrás del arreglo, nos revelará el carácter ondulatorio o granular de las cosas.

Ahora se sometió a prueba la antimateria para ver si es poseedora de la esencia que confiere la mecánica cuántica: la dualidad onda-partícula.  

Hoy sabemos que lo que antes pensábamos que eran pequeñas partículas, bajo ciertas condiciones, se comportan como si fueran onda. En esta ambigüedad de la naturaleza está el corazón de la mecánica cuántica. El fenómeno ha sido observado con luz, electrones, neutrones, átomos y moléculas. Ahora se pudo realizar con antielectrones antipartículas del electrón mejor conocidas como positrón—.

antimateria.jpg
Impresión artística de un átomo de antihidrógeno.  Ilustración: Katie Bertsche / Universidad de Manchester

Una nueva ecuación
 
La mecánica cuántica fue planteada para describir el comportamiento de la materia en escalas de espacio muy pequeñas. Con el correr del siglo se fue desarrollando el nuevo marco teórico que parecía ser correcto y cuando, en 1928, se juntó con la Teoría de Relatividad Especial apareció una nueva ecuación. 

En esta nueva formulación matemática había una componente adicional que describía partículas de antimateria. Cuatro años más tarde, en 1932, se observó de manera independiente en el laboratorio la antipartícula del electrón.
 
La antimateria es, pues, una consecuencia de la mecánica cuántica y, por lo mismo, debe seguir la pauta que le marca esta teoría. Sin embargo, los científicos están siempre poniendo a prueba todo aquello que podría develar un comportamiento inesperado

particula.jpg
Se sometió a prueba la antimateria para ver si es poseedora de la esencia que confiere la mecánica cuántica: la dualidad onda-partícula

Ahora el grupo de investigadores  hace uso de una fuente radioactiva de Sodio 22 para producir positrones de baja energía. A estos se los hace pasar por una rejilla de dimensiones diminutas formada por dos barras con menos de un micrómetro de espesor, y algunos cientos de nanómetros de apertura. 

Átomos artificiales

El experimento de las dos rendijas muestra un patrón de interferencia como el que producen las ondas en el agua. Es decir que las antipartículas enviadas a la rejilla se comportan como las olas. 

El mismo grupo de investigación quiere ahora hacer el experimento con moléculas de antimateria conocidas como Positronium, por lo que intentará construir estos átomos artificiales para luego ver que ocurre cuando se los deja pasar por dos rendijas. El Positronium es el agregado más simple que lleva antimateria. Está hecho de un electrón y un positrón que giran uno en torno al otro.  

Aunque nos sigue pareciendo exótica, la antimateria esta muy cerca de nosotros. Los plátanos son conocidos por ser una fuente de potasio. Un pequeño porcentaje de éste es “potasio-40”, que es radiactivo. Este isótopo produce electrones al desintegrarse, y en algunas ocasiones genera rayos gamma, pero en muy raras ocasiones que se estiman en el 0.001 por ciento, se desintegra en positrones. De tal manera que la antimateria forma parte de nuestra dieta. 
 

La antimateria esta muy cerca de nosotros, por ejemplo en los plátanos. Un pequeño porcentaje de éste es “potasio-40”, que es radiactivo. Este isótopo produce electrones al desintegrarse, y en algunas ocasiones genera rayos gamma, pero en muy raras ocasiones que se estiman en el 0.001 por ciento, se desintegra en positrones. De tal manera que la antimateria forma parte de nuestra dieta. 
Foto: Especial

 

Autor: Gerardo Herrera Corral
Es profesor titular del Departamento de Física del Centro de Investigación y De Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV). Es líder del trabajo de los científicos mexicanos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN). Es autor de los libros "El Universo, la historia más grande jamás contada" y "El azaroso arte del engaño", entre otros.